L’IRCP développe les cellules solaires hybrides à base de pérovskites de demain

 

Si le soleil est la source d’énergie renouvelable la plus abondante sur terre, son exploitation pour la production de nos besoins en électricité se heurte à un coût élevé dans le cas des cellules solaires classiques à jonction p-n comme celles actuellement commercialisées au silicium. La révolution dans le domaine vient de l’élaboration de cellules photovoltaïques par des méthodes chimiques en partant de précurseurs dissous en solution. Une nouvelle famille de matériaux collecteurs de l’énergie solaire enflamme la communauté scientifique depuis peu. Il s’agit de pérovskites hybrides organiques-inorganiques d’halogénure de plomb méthylammonium. Celles-ci présentent en effet une série de propriétés remarquables : des niveaux d’énergie idéaux, un coefficient d’absorption élevé, une grande mobilité de leurs porteurs de charges permettant de grandes longueurs de diffusion. Ces cellules sont très peu coûteuses de par leur procédé d’élaboration. Elles sont fabriquées à partir d’éléments abondants et ne nécessitent pas de températures élevées pour leur préparation.

 

Le groupe « Optoélectronique, Photovoltaïque et Nanostructures », dont l’activité est dirigée par le Dr. Thierry Pauporté, vient de publier dans Advanced Energy Matérials des travaux en pointe sur l’utilisation du ZnO dans les cellules à pérovskite. Cet article montre le rôle clé de l’oxyde semiconducteur de grande bande interdite dans les performances de cellules. Par un désign précis des propriétés morphologiques, optiques et électriques des structures oxydes, ce groupe a réalisé des dispositifs dont le rendement de conversion approche 11%. La couche d’oxyde à base de nanofils de ZnO a été élaborée par voie électrochimique. De plus il a été mis au point le dépôt, par la même méthode, d’une surcouche de ZnO de quelques dizaines de nanomètres d’épaisseur qui permet d’augmenter significativement le rendement de conversion en limitant les réactions parasites de recombinaisons. Les études actuellement en cours ont permis de réduire considérablement le temps de dépôt de la couche d’oxyde. Elles visent aussi à comprendre l’effet de la structuration des couches et de l’interface oxyde/pérovskite dans la séparation et le transport des charges dans la cellule en fonctionnement.

 

Contact : thierry.pauporte@chimie-paristech.fr

Pour plus d’information :
J. Zhang, P. Barboux, T. Pauporté, Electrochemical Design of Nanostructured ZnO Charge Carrier Layers for Efficient Solid-State Perovskite-Sensitized Solar Cells. Adv. Energy Mater., (2014) DOI: 10.1002/aenm.201400932.

http://onlinelibrary.wiley.com.accesdistant.upmc.fr/doi/10.1002/aenm.201400932/abstract